Come altre città di origine antica, anche Ivrea ha mantenuto, fino all'Ottocento, il tracciato delle mura preesistenti, potenziandolo nel corso dei secoli, con poche varianti ed affiancandolo ad opere di difesa territoriale.

Nei periodi preistorico, romano e medievale non si hanno certezze sulla conformazione della struttura fortificata nel suo complesso, e degli insediamenti posti sull'odierna Ivrea. Gli studiosi locali identificano nella sommità dello sperone di roccia, dove si trovano i ruderi del “Castellazzo”, l'insediamento delle popolazioni preistoriche; ad avvalorare tale ipotesi ci sarebbe la particolare conformazione morfologica del terreno, la collina dioritica si affaccia, infatti, verso la Dora, che costituisce una barriera naturale di difesa ed inoltre dall'altura è possibile controllare il miglior punto di guado del fiume.

È più che probabile che una colonia di così grande importanza strategica e militare fosse dotata di una cortina difensiva; il sistema delle strutture difensive d'età romana è tuttavia ancora da indagare ma i reperti rinvenuti e il ritrovamento di alcuni edifici consente di identificare, per sommi capi, l'estensione dell'impianto urbano. Come già sottolineato, lo sviluppo e la conformazione delle fortificazioni urbane non sono conosciuti; tuttavia si possono dedurre da altre realtà appartenenti al sistema dei castra, sorti lungo le direttrici di collegamento con le regioni transalpine.

Eporedia venne fondata lungo un'importante via di traffico di collegamento tra il bacino mediterraneo ed i paesi d'oltralpe, in corrispondenza di tre sistemi viari, provenienti da Vercelli e Torino e diretti ad Aosta. A Ivrea, la presenza di un terreno accidentato non permise di rispettare pienamente lo schema tipico a pianta rettangolare e l'impianto viario con due assi principali tra loro perpendicolari.

Alle prime opere di fortificazione della città è stato attribuito un tratto angolare della cinta muraria messo in luce in corso Botta, a partire dagli anni '70, nel settore Sud-Est dell'area abitata. Si tratta di un tratto ad angolo di un imponente opera fortificata, costituita da due cortine affiancate, ad una distanza di circa 1 metro, con spessore diverso conservata per un'altezza massima di oltre 6 metri. All'atto del rinvenimento restavano ancora tracce della copertura a volta, sparita in seguito ai lavori d'inserimento dei ruderi nell'Hotel La Serra. L'intervallo tra i due muri, costruiti in opus caementicium e paramento in ciottoli spaccati, costituisce un vano originariamente interrato fino all'altezza di un metro, corrispondente al piano d'imposta dei raccordi trasversali, che collegavano le due cortine ad intervalli ricorrenti. L'emplecton è qui applicato per accrescere il potenziale difensivo della cinta, il cui tratto maggiore corre da NE a SO in senso ortogonale al decumano. Il ritrovamento, avvenuto tra corso Botta e corso Umberto I è di datazione incerta: alcune strutture ad esso addossate (fiancheggianti una strada larga 6 m. e un collettore che scorre in direzione NS verso la Dora), risalenti alla fine del I sec. a.C-inizi I sec. d.C. , indurrebbero a ritenere che l'ipotetica cortina, certamente ad esse anteriore, risalga ad uno stesso momento o di poco posteriore alle prime fasi della sistemazione della colonia sul nucleo preromano. In particolare la tecnica di costruzione, a piani di posa ricorrenti e corrispondenti ai piani di lavoro, riporterebbe all'epoca sillana, momento in cui la trasformazione in senso urbano sarebbe data proprio dall'edificazione della cinta. Tuttavia l'analisi dei rapporti stratigrafici e la tecnica muraria e architettonica, che non sembra trovare confronti con modelli coevi, inducono alcuni studiosi a ritenere che l'impianto si imposti su un'organizzazione urbana già costituita, imponendo quindi di rivedere cronologia e interpretazione.

Ad un secondo tracciato, relativo ad un ampliamento della cinta in età imperiale, è stato attribuito un muro, rinvenuto all'altezza dei giardini pubblici e corso Umberto rilevato a tratti, che corre rettilineo parallelamente alla sponda della Dora; la tipologia dell'opera muraria sembra coerente con quella rilevata negli edifici pubblici eporediesi dello stesso periodo (opus listatum). Le dimensioni del muro (spessori: 1,20 m. in fondazione e 1,12 m. in elevato), nonché la scarsa profondità delle fondazioni stesse (0,60 m. ca.), come risulta da un sondaggio eseguito all'epoca del rinvenimento sembrano piuttosto scarse per una cinta difensiva; potrebbe essere più facilmente un muro d'argine costruito lungo la sponda del fiume che, a giudicare dai depositi alluvionali riscontrati nello scavo dei giardini pubblici, doveva essere soggetto a frequenti straripamenti.